[實用新型]一種FRP筋結構用橡膠集料混凝土梁

有效

• 申請號: 202022398214.2
• 申請日: 2020-10-26
• 公開（公告）號: CN214195223U
• 公開（公告）日: 2021-09-14
• 發明（設計）人: 趙秋紅;王菲;劉凱
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: E04C3/02
• 分類號: E04C3/02;E04C3/20
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 李麗萍

本實用新型公開了一種FRP筋結構用橡膠集料混凝土梁，針對FRP筋普通混凝土梁在靜力荷載作用下裂縫寬度和撓度較大，破壞時脆性特征較為明顯的問題，將普通混凝土替換為變形能力較大且抗裂性能優異的結構用橡膠集料混凝土，以期改善FRP筋混凝土梁在靜力荷載作用下的受彎性能。該FRP筋結構用橡膠集料混凝土梁包括鋼筋架和澆筑的混凝土構成，鋼筋架包括鋼筋架立筋、FRP受拉筋和鋼筋箍筋，FRP受拉筋的兩端分別設有彎鉤，彎鉤與FRP受拉筋之間用玻璃纖維束或尼龍繩以十字交叉方式綁扎，并用環氧樹脂膠封閉；混凝土是結構用橡膠集料混凝土；將FRP筋及結構用橡膠集料混凝土結合，形成FRP筋結構用橡膠集料混凝土梁。

技術領域

本實用新型涉及土木工程FRP筋混凝土結構技術領域，尤其涉及一種新型復合結構體系，即FRP筋結構用橡膠集料混凝土梁。

背景技術

混凝土結構中鋼筋腐蝕造成的結構破壞，嚴重威脅著鋼筋混凝土結構的長期安全性，制約著混凝土結構的健康發展。纖維增強復合材料筋(Fiber Reinforced Polymer，以下簡稱FRP筋)是由多股連續長纖維(如玻璃纖維、碳纖維、芳綸纖維等)與樹脂基體(不飽和聚酯、聚乙烯樹脂、聚丙烯等)按照一定比例混合，同時添加一些輔助劑材料(如引發劑、促進劑等)，經過擠拉成型等一系列加工工藝制成的。由于FRP筋具有良好的耐腐蝕性能、輕質高強、電磁絕緣性較好、抗疲勞性能好、可設計性好等優勢，眾多國內外學者建議將FRP筋代替鋼筋用于增強混凝土結構中，從根本上解決鋼筋銹蝕問題，從而有效降低建筑結構的維修費用和綜合成本。因此，FRP筋混凝土結構成為關注的熱點。

研究表明，FRP筋混凝土梁在靜力荷載作用下的裂縫寬度比鋼筋混凝土梁寬，抗裂性能低于鋼筋混凝土梁，這使得FRP筋混凝土梁在正常使用荷載下的狀態難以滿足規范要求和舒適度要求。FRP筋混凝土梁破壞時呈現兩種破壞形式：配筋率較低時，破壞表現為FRP筋的拉斷，即受拉破壞；當配筋率合適時，受壓區混凝土被壓碎，梁的破壞表現出一定的延性特征，即受壓破壞，是較為理想的破壞形式。但無論是FRP筋拉斷或受壓區混凝土壓碎，均為典型的脆性破壞形式，相較而言，國內外文獻建議采用FRP筋超筋混凝土梁。

鑒于FRP筋混凝土梁的上述問題，考慮改善混凝土類型。橡膠集料混凝土作為一種新型土木工程材料已經成為目前國內外研究的熱點，橡膠集料的應用也在很大程度上減少了由于大量輪胎堆積造成的“黑色污染”。橡膠集料混凝土是一種把橡膠微粒作為水泥混凝土的組成材料配制而成的特殊混凝土，又稱為彈性混凝土，既具有普通混凝土的力學性能，又具有橡膠的高彈性和變形抗裂性能。橡膠微粒是由舊汽車輪胎經破碎而成，粒徑為1mm-2mm或更小，密度約為1.0g/cm³。此外，橡膠集料混凝土具有延性韌性較好，抗裂性能優異，耐久性能較好，密度小，抗沖擊和抗阻尼性能較好，隔熱隔聲等優勢。對鋼筋橡膠集料混凝土梁的試驗表明，與普通混凝土強度等級相同時，鋼筋橡膠集料混凝土梁的極限受彎承載力與普通鋼筋混凝土梁相差不多，抗裂性能提高，延性提高。

實用新型內容

針對上述現有技術，本實用新型提出一種FRP筋結構用橡膠集料混凝土梁體系。針對FRP筋普通混凝土梁在靜力荷載作用下裂縫寬度和撓度較大，破壞時脆性特征較為明顯的問題，將普通混凝土替換為變形能力較大且抗裂性能優異的結構用橡膠集料混凝土，以期改善FRP筋混凝土梁在靜力荷載作用下的受彎性能。

在FRP筋普通混凝土梁中，由于FRP材料的彈性模量僅為鋼材的1/4-1/3，加載過程中FRP筋的變形較大，而普通混凝土變形能力較小，無法與FRP筋很好協調，使得梁出現較大裂縫，呈脆性破壞特征。結構用橡膠集料混凝土的抗裂性能及變形能力均明顯高于普通混凝土，并且其強度與基準普通混凝土相等，將其與FRP筋相結合組成FRP筋結構用橡膠集料混凝土梁，一方面提高了梁的抗裂性能，另一方面其較高的變形能力可以與FRP筋更好協調變形，提高梁的極限變形能力，更有利于充分發揮FRP筋抗拉強度高的優勢，并提高梁的延性。